Wir kennen die Vergangenheit unseres Universums: Die Urknalltheorie besagt, dass Materie, Zeit und Raum in einem winzigen, kompakten Zustand vor etwa 14 Milliarden Jahren entstanden. Und wir kennen die Gegenwart: Beobachtungen von ForscherInnen über die Galaxien-Bewegungen zeigen uns, dass sich das Universum immer schneller ausbreitet. Aber wie sieht die Zukunft aus? Wissen wir, wie unser Universum enden wird?
We know about our universe’s past: the Big Bang theory predicts that all matter, time, and space began in an incredibly tiny, compact state about 14 billion years ago. And we know about the present: scientists’ observations of the movement of galaxies tell us that the universe is expanding at an accelerated rate. But what about the future? Do we know how our universe is going to end?
KosmologInnen haben drei mögliche Antworten auf diese Frage: Big Freeze [das Große Einfrieren], Big Rip und Big Crunch [das Große Zerreißen bzw. Knirschen]
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
Um diese drei Szenarien zu verstehen, stell dir zwei Objekte als Galaxien vor. Ein kurzes, straffes Gummiband hält sie zusammen -- das ist die anziehende Schwerkraft. Gleichzeitig ziehen zwei Haken die beiden auseinander -- das ist die abstoßende Kraft, durch die sich das Universum ausdehnt. Wiederhole dieses Prinzip einige Male, und du hast ein Modell, das dem echten Universum nahekommt.
To understand these three scenarios, imagine two objects representing galaxies. A short, tight rubber band is holding them together— that’s the attractive force of gravity. Meanwhile, two hooks are pulling them apart— that’s the repulsive force expanding the universe. Copy this system over and over again, and you have something approximating the real universe.
Das Ergebnis dieses Ringens zwischen den entgegengesetzten Kräften bestimmt, wie das Ende des Universums aussehen wird.
The outcome of the battle between these two opposing forces determines how the end of the universe will play out.
Der Big Freeze tritt ein, wenn die abstoßende Kraft gerade stark genug ist, um das Band zu dehnen, bis es die Elastizität verliert. Die Ausdehnung könnte sich nicht länger beschleunigen, aber das Universum würde weiter wachsen. Galaxienhaufen würden sich auflösen. Körper innerhalb der Galaxien -- Sonnen, Planeten und Sonnensysteme würden auseinander driften, bis sich Galaxien in einzelne Objekte auflösen, die einsam im weiten Weltraum schweben. Ihr Licht würde sich nach Rot verschieben und lange Wellenlängen mit sehr niedrigen, schwachen Energien ausstrahlen, und das Gas, das von ihnen ausströmt wäre zu dünn, um neue Sterne zu formen. Das Universum würde dunkler und kälter werden und langsam einfrieren was als Big Chill oder Wärmetod des Universums bekannt ist.
The Big Freeze scenario is what happens if the force pulling the objects apart is just strong enough to stretch the rubber band until it loses its elasticity. The expansion wouldn’t be able to accelerate anymore, but the universe would keep getting bigger. Clusters of galaxies would separate. The objects within the galaxies– suns, planets, and solar systems would move away from each other, until galaxies dissolved into lonely objects floating separately in the vast space. The light they emit would be redshifted to long wavelengths with very low, faint energies, and the gas emanating from them would be too thin to create new stars. The universe would become darker and colder, approaching a frozen state also known as the Big Chill, or the Heat Death of the Universe.
Aber was wäre, wenn die abstoßende Kraft so stark ist, dass sie das Gummiband überdehnt und tatsächlich auseinander reißt? Wenn sich die Ausdehnung des Universums weiter beschleunigt, wird sie letztlich nicht nur die Schwerkraft überwinden -- dadurch würden Galaxien und Sonnensysteme zerissen -- sondern auch den Elektromagnetismus sowie die schwache und starke Wechselwirkung, die Atome und Atomkerne zusammenhalten, außer Kraft setzen. Als Folge davon zerbricht die Materie, aus der Sterne geformt sind, in winzige Stücke. Sogar Atome und subatomare Teilchen werden zerstört. Das ist der Big Rip.
But what if the repulsive force is so strong that it stretches the rubber band past its elastic limit, and actually tears it? If the expansion of the universe continues to accelerate, it will eventually overcome not only the gravitational force – tearing apart galaxies and solar systems– but also the electromagnetic, weak, and strong nuclear forces which hold atoms and nuclei together. As a result, the matter that makes up stars breaks into tiny pieces. Even atoms and subatomic particles will be destroyed. That’s the Big Rip.
Was ist mit dem dritten Szenario, in dem sich das Gummiband durchsetzt? Das würde dazu führen, dass die Schwerkraft die Ausdehnung des Universums stoppt -- und sie dann umkehrt. Galaxien würden aufeinander zustürzen und Klumpen bilden, wodurch ihre Anziehungskraft sogar noch stärker würde. Auch Sterne würden aufeinander zurasen und kollidieren. Temperaturen würden steigen und der Raum sich immer mehr verdichten. Die Größe des Universums würde schrumpfen bis alles auf so kleinem Raum zusammengepresst ist, dass sogar Atome und subatomare Teilchen sich zusammenquetschen müssten. Das Ergebnis wäre ein unglaublich dichtes, heißes, kompaktes Universum, das seinem Zustand vor dem Urknall sehr ähnlich wäre. Das ist der Big Crunch.
What about the third scenario, where the rubber band wins out? That corresponds to a possible future in which the force of gravity brings the universe’s expansion to a halt— and then reverses it. Galaxies would start rushing towards each other, and as they clumped together their gravitational pull would get even stronger. Stars too would hurtle together and collide. Temperatures would rise as space would get tighter and tighter. The size of the universe would plummet until everything compressed into such a small space that even atoms and subatomic particles would have to crunch together. The result would be an incredibly dense, hot, compact universe — a lot like the state that preceded the Big Bang. This is the Big Crunch.
Könnte dieses winzige Materie-Paket in einem neuerlichen Urknall explodieren? Könnte das Universum sich immer wieder ausdehnen und zusammenfallen, und so die gesamte Geschichte wiederholen? Die Theorie über ein solches Universum nennt sich Big Bounce [Großer Rückprall]. Man kann nicht sagen, wie oft ein solcher Rückprall bereits passiert ist -- oder wie oft er sich in der Zukunft wiederholen wird. Jeder Rückprall würde alle Hinweise über die frühere Geschichte auslöschen.
Could this tiny point of matter explode in another Big Bang? Could the universe expand and contract over and over again, repeating its entire history? The theory describing such a universe is known as the Big Bounce. In fact, there’s no way to tell how many bounces could’ve already happened— or how many might happen in the future. Each bounce would wipe away any record of the universe’s previous history.
Welches dieser Szenarien wird eintreten? Das ist abhängig von der exakten Form des Universums, vom Anteil der Dunklen Energie und von seiner variablen Ausdehnungs-Geschwindigkeit. Zurzeit ergeben unsere Beobachungen, dass wir auf einen Big Freeze zusteuern. Die gute Nachricht ist, dass wir ungefähr 10 hoch 100 Jahre Zeit haben, bevor die Kälte einsetzt -- du musst also noch nicht damit beginnen, Handschuhe zu horten.
Which one of those scenarios will be the real one? The answer depends on the exact shape of the universe, the amount of dark energy it holds, and changes in its expansion rate. As of now, our observations suggest that we’re heading for a Big Freeze. But the good news is that we’ve probably got about 10 to the 100th power years before the chill sets in — so don’t start stocking up on mittens just yet.